大家都知道，HTTP 本身是明文傳輸?shù)模瑳]有經(jīng)過任何安全處理，網(wǎng)站HTTPS解決方案通過在HTTP協(xié)議之上引入證書服務(wù)，完美解決網(wǎng)站的安全問題。本文將為大家介紹阿里云CDN HTTPS安全加速傳輸?shù)幕A(chǔ)概念、解決方案、技術(shù)優(yōu)勢和優(yōu)化實踐。

關(guān)于HTTPS的那些基本概念

需求推進(jìn)技術(shù)革命，互聯(lián)網(wǎng)是如此誕生，HTTPS也是這樣。人們有在互聯(lián)網(wǎng)上分享和瀏覽信息的需求，所以信息的傳輸技術(shù)由此誕生并不斷升級。后來，人們位互聯(lián)網(wǎng)上的信息傳輸制定了一些準(zhǔn)則，也就是網(wǎng)絡(luò)協(xié)議HTTP。從最早1991年發(fā)布的HTTP/0.9版本，直到最新的HTTP/2，傳輸速度也在不斷升級。下面，我們來看下關(guān)于HTTP都有哪些基本的概念。

HTTP是什么?

HTTP是互聯(lián)網(wǎng)上應(yīng)用最為廣泛的一種網(wǎng)絡(luò)協(xié)議，是一個客戶端和服務(wù)器端請求和應(yīng)答的標(biāo)準(zhǔn)（TCP），用于從WWW服務(wù)器傳輸超文本到本地瀏覽器的傳輸協(xié)議，它可以使瀏覽器更加高效，使網(wǎng)絡(luò)傳輸減少。

HTTPS是什么?

HTTPS是安全超文本傳輸協(xié)議，英文全稱：Hyper Text Transfer Protocol over Secure Socket Layer，它是以安全為目標(biāo)的HTTP通道，簡單講是HTTP的安全版。它的工作原理是將HTTP用SSL/TLS協(xié)議進(jìn)行封裝，主要作用可以分為兩種：一種是建立一個信息安全通道，來保證數(shù)據(jù)傳輸?shù)陌踩?；另一種就是確認(rèn)網(wǎng)站的真實性。
 

 

SL是什么？

SSL是Secure Sockets Layer的縮寫，它是一個安全套接層。架構(gòu)于TCP之上的安全通訊協(xié)定，它可以有效協(xié)助Internet應(yīng)用軟件提升通訊時的資料完整性以及安全性。后來，標(biāo)準(zhǔn)化之后的SSL名稱改為 TLS（是“Transport Layer Security”的縮寫），中文叫做“傳輸層安全協(xié)議”。很多相關(guān)的文章都把這兩者并列稱呼（SSL/TLS），因為這兩者可以視作同一個東西的不同階段。

什么是握手？

在加密傳輸之前，客戶端和服務(wù)器首先必須建立連接和交換參數(shù)，校驗通過之后進(jìn)行協(xié)商密鑰和傳輸數(shù)據(jù)，這個過程叫做握手（handshake）。

什么是加密和解密？

“加密”的過程，就是把“明文”變成“密文”的過程；反之，“解密”的過程，就是把“密文”變?yōu)?ldquo;明文”。在這兩個過程中，都需要一個關(guān)鍵的東西——叫做“密鑰”——來參與數(shù)學(xué)運算。

總結(jié)：簡單來說，HTTPS就是HTTP的安全增強版本，是HTTP協(xié)議與SSL加密協(xié)議的結(jié)合，所以也被稱為HTTP over SSL。

為什么要使用HTTPS

HTTPS概念其實已經(jīng)提出來好多年了，但直到近兩年，才開始被主流應(yīng)用。所以，我們在給大家介紹CDN HTTPS解決方案之前，要先搞清楚，為什么要選擇使用HTTPS來替換掉HTTP。

HTTPS是更具安全性的傳輸協(xié)議，可以防止網(wǎng)站被篡改和劫持，這是最基本的功能。Chrome和Firefox未來將HTTP標(biāo)記為不安全的協(xié)議。Apple ATS，要求IOS的 9.0或10.0的版本的APP使用HTTPS傳輸。主流的瀏覽器已經(jīng)支持基于TLS的 HTTP/2 。Google會給使用了HTTPS的網(wǎng)站進(jìn)行搜索排名的加權(quán)，在鼓勵大家使用。美英政府的網(wǎng)站官網(wǎng)都已經(jīng)轉(zhuǎn)向HTTPS。

我們可以看到，從用戶需求到整個行業(yè)大趨勢，都是在推送HTTPS的應(yīng)用。那么阿里云CDN HTTPS的解決方案是怎樣的呢？

CDN HTTPS解決方案

HTTPS能夠有效的防止網(wǎng)站內(nèi)容被篡改被劫持，加強了網(wǎng)站的安全性。所以在阿里云CDN內(nèi)容分發(fā)網(wǎng)絡(luò)中，我們已經(jīng)引入HTTPS安全加速解決方案。

舉個例子，在一個具有兩級節(jié)點的CDN分發(fā)架構(gòu)中，從Client到L1節(jié)點再到L2，再回源到源站，一共具有三段TCP連接，每一段都支持了HTTPS。在這中間，在第一段Client到L1節(jié)點的時候，需要用戶自己的證書。L1到L2節(jié)點的時候使用的是我們的證書，保證了數(shù)據(jù)加密。回到源站的時候，如果用戶也希望用HTTPS，我們也可以通過配置實現(xiàn)整個鏈路的HTTPS，充分保證了網(wǎng)站內(nèi)容的防篡改、防劫持。

以上方案，用戶需要將證書和私鑰傳輸?shù)紺DN的證書管理中心來去處理HTTPS的請求。同時，我們還有更進(jìn)一步的方案。對于對自己的證書和私鑰敏感性很高的用戶，希望將私鑰保存在自己的服務(wù)器上，減少泄露的風(fēng)險。針對這種情況，我們推出了無私鑰解決方案。首先，用戶搭建私鑰服務(wù)器，當(dāng)CDN和Client之間產(chǎn)生了HTTPS握手的時候，CDN處理的時候會提取SNI，域名配置拿到后，向私鑰服務(wù)器（KeyServer）請求簽名或者解密預(yù)主密鑰。這個方案，我們其實是把私鑰的部分剝離出來，通過KeyServer來實現(xiàn)。目前，阿里云已經(jīng)實現(xiàn)了自己的KeyServer，用戶只需要在自己的私鑰服務(wù)器上安裝一下KeyServer的rpm和配置一下即可。

 

阿里云CDN 提供HTTPS安全加速方案，僅需開啟安全加速模式后上傳加速域名證書/私鑰，實現(xiàn)全網(wǎng)數(shù)據(jù)加密傳輸功能。

CDN HTTPS的技術(shù)優(yōu)勢

•支持HTTP/2功能

HTTP/2是對HTTP/1.x進(jìn)行加強，阿里云CDN 現(xiàn)已全平臺支持HTTP/2，使用阿里云 HTTPS 加速服務(wù)的域名，即可免費享受HTTP/2服務(wù)。HTTP/2是一個二進(jìn)制的協(xié)議，支持頭部壓縮的功能，多路復(fù)用以及服務(wù)器推送，能夠有效提升傳輸效率。

•豐富的HTTPS配置項

阿里云CDN  HTTPS可以以實現(xiàn)動態(tài)設(shè)置。舉個例子，在實踐中發(fā)現(xiàn)有些用戶的APP對HTTP/2協(xié)議實現(xiàn)的不夠完美，一種解法就是用戶修改自己的APP，把問題修復(fù)。另一種解法就是CDN通過配置把APP的HTTP/2協(xié)議給關(guān)掉，走HTTP/1.1協(xié)議，給用戶足夠的選擇。

•KeyServer無私鑰解決方案

前文提到，對于對自己證書和私鑰敏感度很高的用戶，可保障證書和私鑰安全性，支持自建 KeyServer ，提供KeyServer解決方案和源碼。

•安全功能

HTTPS協(xié)議是由HTTP+SSL協(xié)議組合構(gòu)建的需身份認(rèn)證的加密傳輸網(wǎng)絡(luò)協(xié)議，可全方位保障安全性，防止敏感信息泄露，防止傳輸過程中流量被劫持，篡改，確保數(shù)據(jù)的完整性。

•動態(tài)證書

支持動態(tài)證書，一個用戶，如果想使用HTTPS，在上傳完證書和私鑰之后，全網(wǎng)1分鐘就可以生效了。提供多規(guī)格證書，支持免費證書、證書過期提醒、證書屬性預(yù)覽。并且與阿里云證書中心CAS聯(lián)動，可以申請免費證書。

•靈活付費方式

有后付費和預(yù)付費兩種形式， 后付費HTTPS 0.05元/萬次請求，預(yù)付費請求包也有450元，4000元，35000元各種規(guī)格，規(guī)格為1億次、10億次、100億次（雙十一折扣）。

HTTPS相對于HTTP傳輸具有如此多的優(yōu)勢，那HTTPS在性能方面是否也同樣超越HTTP呢？我們知道，阿里云CDN HTTPS可以減少回源率，提升通信效率，提高驗證效率，減少跳轉(zhuǎn)耗時，這些是通過哪些技術(shù)來實現(xiàn)優(yōu)化的呢？下面我們來看看CDN HTTPS的優(yōu)化實踐。

CDN HTTPS優(yōu)化實踐

首先，我們知道，阻礙HTTPS的性能提升的關(guān)鍵因素是傳輸變慢，因為TCP連接握手了之后，還要進(jìn)行SSL的握手，多層的數(shù)據(jù)加解密以及證書傳輸。

那么HTTPS一定會變慢嗎？

下圖，是淘寶和天貓使用了HTTPS后的一些性能提升數(shù)據(jù)。其實我們可以看到，淘寶首頁和搜索、聚劃算、天貓等頁面中，性能都是正向提升的。所以接下來，我們看看CDN HTTPS在性能方面到底做了哪些優(yōu)化？

 

我們知道，SSL在握手階段是非常消耗資源的，SSL本身也支持了session ID和session ticket這兩種方式，第一種session ID是在sever端存儲會話ID，client端下次請求時候如果攜帶了同樣的ID，就可以恢復(fù)以前的會話，省去了大量的握手環(huán)節(jié)。但是一個client訪問不同sever的時候，存在ID共享的問題，實現(xiàn)起來比較復(fù)雜。第二種session ticket可以把會話的信息發(fā)給client，client去保存信息，不會依賴于某個sever了。我們需要把HTTP/2協(xié)議用起來，多路復(fù)用和頭部壓縮都是可以提升傳輸效率的。域名合并，對于主站和用戶域名比較多的情況，我們就傾向于把域名做合并，合并成一個泛域名中做處理。這樣可以減少SSL握手，提升重用，進(jìn)而提升效率。協(xié)議棧優(yōu)化，這是各大CDN公司都在做的功能。傳統(tǒng)協(xié)議棧是逐漸的試探并且越來越多發(fā)送數(shù)據(jù)的過程，初始化窗口會比較小。我們現(xiàn)在會針對性進(jìn)行調(diào)整，并且提升快速重傳的效率。優(yōu)先算法，優(yōu)先預(yù)制ECDSA的算法，在產(chǎn)生相同加密強度的時候，數(shù)據(jù)量更少。

以上，都是為了更高效的傳輸和減少數(shù)據(jù)量，CDN HTTPS所進(jìn)行的一些優(yōu)化實踐。

另外，在峰值的應(yīng)對上，除了自身的HTTPS優(yōu)化，我們還需要在Cache系統(tǒng)上進(jìn)行預(yù)熱，全部都加載到一級節(jié)點，就不存在回源的問題了。另外，調(diào)度系統(tǒng)中，我們業(yè)務(wù)系統(tǒng)要給出預(yù)判峰值，同時CDN需要做熱點地區(qū)的統(tǒng)計，與臨近非熱點地區(qū)分?jǐn)?，依?jù)節(jié)點能力按比例進(jìn)行分配。當(dāng)然，針對峰值情況，我們也需要做限流。

如何更好的使用HTTPS

說了這么多HTTPS的好處，那用戶可以如何更好的使用HTTPS呢？

證書的申請，根據(jù)域名的類型來申請，阿里云也提供證書服務(wù)，可簽發(fā)Symantec、CFCA、GeoTrust證書。證書的分類有三種：DV、OV和EV。DV是指基于域名級別的證書，機構(gòu)只需要驗證域名的所有者，安全級別比較低。OV和EV是企業(yè)級別證書，除了驗證域名所有者還要驗證企業(yè)信息。EV的證書，在訪問時能夠顯示公司名字。源站改造，包括頁面資源的改造，TLS版本選擇1.0以上，關(guān)于session ID和session ticket的優(yōu)化配置，證書上支持SHA256等工作。另外，實際應(yīng)用中，有一個問題，當(dāng)用戶輸入域名，我 們可以通過配置強制HTTPS訪問。